Divide and Conquer: Partitioning OSPF networks with SDN
软件定义网络（Software Defined Networking，SDN）是一种新兴的网络控制范式，其重点是逻辑集中化和可编程性。与此同时，分布式路由协议（最著名的是OSPF和IS-IS）仍然在IP网络中流行，因为它们提供最短路径路由、网络故障后的快速拓扑收敛，以及可能最重要的是，基于数十年可靠运行的信心。因此，混合SDN/OSPF操作仍然是一个理想的提议。在本文中，我们提出了一种新的混合SDN/OSPF操作的方法。我们的方法是从其他混合的方法不同，因为它使用SDN节点划分成子域的OSPF域，从而实现流量工程能力相媲美的完整SDN操作。我们将SDN使能的路由器作为子域边界节点，而OSPF协议的操作继续不受影响。通过这种方式，SDN控制器可以在路由协议更新被泛洪到子域中之前，出于流量工程的目的来调整路由协议更新。虽然子域内的本地路由始终保持稳定，但可以通过确定每个遍历子域中的路由来优化子域间路由。由于非平凡拓扑中的大多数流量必须遍历多个子域，我们的模拟结果证实，一些SDN节点允许流量工程达到一定程度，使得完全SDN部署不必要。
2014-10-21 cs.NI
Evaluating the Effect of Centralization on Routing Convergence on a Hybrid BGP-SDN Emulation Framework
许多应用程序依赖于可靠和稳定的互联网连接。这些特性对于远程医疗应用等关键任务服务至关重要。影响连接可用性的一个重要因素是BGP的收敛时间，BGP是Internet中的事实域间路由（IDR）协议。路由更改后，可能需要几分钟时间才能使网络收敛，BGP路由再次变得稳定。Kotronis等人提出了一种基于SDN原理的新型互联网路由方法，该方法将多个自治系统（AS）组合成称为集群的组，并为集群参与者引入逻辑上集中的路由决策过程。这个概念的目标之一是稳定IDR系统并缩短其收敛时间。然而，测试这些方法是否可以改善BGP问题需要混合SDN和BGP实验工具，可以模拟多个AS。目前，缺乏一个易于使用的公共工具，用于这一目的。这项工作填补了这一空白，通过建立一个合适的仿真框架和评估的效果，一个概念验证IDR控制器的IDR收敛时间。
2016-11-09 cs.NI
Energy Efficiency Through Joint Routing and Function Placement in Different Modes of SDN/NFV Networks
网络功能虚拟化（NFV）和软件定义网络（SDN）是实现5G和6 G服务并实现成本降低、网络可扩展性和部署灵活性的两种有前景的技术。然而，迁移到完整的SDN/NFV网络以提供这些服务对于移动运营商来说是一个耗时的过程并且成本高昂。本文重点关注移动核心网（MCN）向完全SDN/NFV网络过渡期间的能效问题，并探讨在此类迁移期间如何解决能效问题。我们提出了一个通用的系统模型，包含传统的节点和链路的组合，除了新引入的NFV和SDN节点。我们将该系统模型称为部分SDN和混合NFV MCN，其可以覆盖SDN和NFV实现的不同模式。基于这个框架，我们制定能源效率考虑联合路由和功能放置在网络中。由于该问题属于非线性整数规划问题，为了有效地求解该问题，提出了一种基于多级图建模的改进Viterbi算法（MVA）和一种改进的Dijkstra算法。我们模拟了这种算法的一些网络场景与不同分数的NFV和SDN节点，并评估多少能量可以通过这样的过渡节省。仿真结果证实了该算法的预期性能，与所有节点始终开启的网络相比，该算法节省了高达70%的能量。有趣的是，在混合NFV和部分SDN网络的情况下，该算法节省的能量可以达到完全NFV/SDN网络节省的能量的60-90%。
2020-10-18 cs.NI
fybrrLink: Efficient QoS-aware Routing in SDN enabled Next-Gen Satellite Networks
利用卫星网络提供高速互联网服务吸引了学术界和工业界的研究人员，主要是由于低地球轨道（LEO）卫星网络的特点，如全球覆盖，可扩展性和较低的传输延迟。随着软件定义网络（SDN）的最新进展，在非地面网络（NTN）中实施SDN可以帮助实现5G及更高网络的既定目标。由于卫星网络具有独特的体系结构，一些传统的协议不再有用。因此，为了满足不同的服务质量（QoS）的各种应用程序的要求，我们提出了一种新的和集中的QoS感知路由算法，称为fybrrLink，其中利用的SDN网络的全局视图。我们实现了一个修改的Bresenham的算法和Dijkstra的算法，以找到最佳路径，在显着减少计算时间。此外，利用卫星星座的确定性，我们提出了一个流规则传递算法和拓扑监测算法。此外，fybrrLink的评估与多个NS3模拟，结果证实其优于其他国家的最先进的算法。
2021-06-14 cs.NI
Control Exchange Points: Providing QoS-enabled End-to-End Services via SDN-based Inter-domain Routing Orchestration
本文介绍了控制交换点（CXP）体系结构模型的愿景。该模型的动机是今天的域间路由系统，这使得关键的QoS约束的端到端（E2E）的网络服务难以或根本不可能提供的可扩展性和僵化。CXP在ISP网络的切片上运行，并基于基本的软件定义网络（SDN）原则构建，例如路由控制平面与数据平面的完全解耦以及随之而来的逻辑控制集中。架构模型的主要目标是提供跨域的QoS约束的e2e服务。这是通过定义ISP之间的新型业务关系来实现的，ISP通告具有特定属性的部分路径（所谓的路径集），而CXP的协调角色动态地将它们缝合在一起并提供e2e QoS。增值服务的收入从CXP的客户流向参与服务的ISP。该方法的新颖之处在于将SDN可编程性和用于域间路由的动态路径拼接技术相结合，从而将SDN的价值主张扩展到多个域。我们首先描述了与当前域间路由和对等模型的e2e服务提供相关的挑战，然后继续我们的方法的好处。随后，我们详细描述了CXP模型，并报告了初步的可行性分析。
2016-11-08 cs.NI
A Decentralized Approach to Software-Defined Networks (SDNs)
在软件定义网络（SDN）中重新分配智能和管理是解决这些网络的可扩展性和完整性瓶颈的潜在方法。我们建议根据区域的概念重新审视路由概念。利用区域的基本和一致的定义，提出了一种基于区域的数据包路由算法SmartRegion Routing。区域在命名和寻址方面的灵活性然后以区域堆栈的形式以及放置在相关联的分组报头中的其他特征来利用。以这种方式，网络的大部分复杂性和动态性被吸收，因此在区域间级别的高度快速和简化的路由以及半自治的区域内路由将是可行的。此外，多径规划可以自然地在帧间和帧内级别实现。提供了SmartRegion路由机制的基本形式。所提出的方法的简单性、可扩展性和可扩展性也将带来未来减少与SDN相关的能源消耗和环境足迹的潜力。最后，各种应用，如实现无缝宽带接入，提供超越IP寻址机制，也地址等效命名机制，被认为是和讨论。
2015-04-29 cs.NI
Routing Algorithm for Software Defined Network Based on Boxcovering Algorithm
本文针对SDN中节点增多导致路由性能下降的问题，提出基于盒覆盖算法划分子网并用Dijkstra求最短路径的路由方法，实验表明GC盒覆盖算法性能最优。
2024-06-08 cs.NI
Analysing the Effects of Routing Centralization on BGP Convergence Time
软件定义网络（SDN）已经改进了诸如数据中心或WAN之类的网络中的路由功能。最近，一些研究也提出将SDN原理应用于互联网的域间路由。这可以提供新的路由机会并提高BGP的性能，BGP可能需要几分钟才能收敛到路由变化。以前的工作已经证明，集中化可以有利于BGP的功能，并改善其缓慢的收敛，导致严重的数据包丢失和性能下降。然而，由于（a）以前的工作主要集中在系统设计方面，以及（b）缺乏实际部署，因此还没有清楚地了解域间SDN可以在多大程度上提高性能。为此，在这项工作中，我们第一次努力分析研究路由集中化对域间路由性能的影响，特别是BGP的收敛时间。具体来说，我们提出了一个马尔可夫模型域间网络，其中一个子集的节点（域）协调集中其域间路由。然后，我们得出的分析结果，量化BGP收敛时间在各种网络设置（如，SDN渗透，拓扑结构，BGP配置等）。我们的分析和结果促进了域间SDN网络的性能评估，这已经被研究（到现在为止），只有通过模拟/仿真，已知遭受高的时间/资源要求和有限的可扩展性。
2016-05-28 cs.NI
SDN-Blockchain Based Security Routing for UAV Communication via Reinforcement Learning
The Key Laboratory of Dynamic Cognitive System of Electromagnetic Spectrum Space, Ministry of Industry and Information Technology, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics（南京航空航天大学）；School of Electronics and Information Engineering, Beihang University（北京航空航天大学）；The State Key Laboratory of CNS/ATM（民航数据通信关键实验室）；School of Information and Control Engineering, China University of Mining and Technology（中国矿业大学）
本文提出了一种结合SDN和区块链的强化学习方法，用于无人机通信中的安全路由，通过束搜索和近端策略优化算法提升路由效率和安全性。
2026-01-19 cs.NI
Priority Flow Admission and Routing in SDN: Exact and Heuristic Approaches
本文提出了一种新的接纳和路由方案，考虑到任意分配的优先级的网络流。所提出的方法利用集中式软件定义网络（SDN）能力来这样做。提出了一种求解优先流接纳和路由问题的精确启发式方法.提供最优解的精确方法是基于线性规划（ILP）的。鉴于潜在的运行时间长，需要找到一个精确的和最优的解决方案，提出了一种启发式方法，这种方法是基于遗传算法（GAs）。为了有效地估计所提出的方法的性能，已经开发了一个能够生成半随机网络拓扑和流的模拟器。大型问题实例（多达50个网络节点和数千个网络流）的实验结果表明：i）通常可以在几秒钟（甚至几毫秒）内找到最佳解决方案，ii）启发式方法可以在固定时间内产生接近最佳的解决方案（大约95%的最佳解决方案）;这些实验结果证明了所提出方法的相关性。
2020-09-22 cs.NI
A Proactive Flow Admission and Re-Routing Scheme for Load Balancing and Mitigation of Congestion Propagation in SDN Data Plane
软件定义网络（SDN）中的集中式架构提供了底层网络的全局视图，为SDN流量工程（SDN TE）领域的大量研究铺平了道路。本研究的重点是SDN TE的负载均衡方面，考虑到现有的反应式数据平面负载均衡方法最终会导致数据包丢失，而主动式数据平面负载均衡方案无法解决拥塞传播问题。在所提出的工作中，SDN控制器周期性地监视网络中每个链路上的流水平统计和利用率，并且将导致网络拥塞和分组丢失的过度利用的链路识别为瓶颈链路。为了实现负载均衡，通过低负载的备用路径对确定的最大流量和后续流量进行重路由，该方案利用观测到的端口利用率和剩余带宽建立贝叶斯网络模型，在流量接纳之前决定新计算的备用路径是否能够处理新的流量负载，从而减少拥塞传播。仿真结果表明，当网络流量增加时，该方法能有效地重路由流量，均衡网络负载，提高网络效率和服务质量（QoS）参数。
2018-12-06 cs.NI
Recursive SDN for Carrier Networks
全球运营商网络的控制平面应该是可编程的（以便可以轻松引入新功能）和可扩展的（以便它们可以处理这些网络的数字规模和地理范围）。传统的控制平面和新的基于SDN的控制平面都不能满足这两个目标。在本文中，我们提出了一个递归路由计算的框架，结合了SDN（可编程性）和传统网络（通过层次结构的可扩展性），以实现这两个理想的属性。通过对多达10，000个节点的图形进行模拟，我们评估了我们的设计支持各种路由和流量工程解决方案的能力，同时结合了快速故障恢复机制。
2016-05-25 cs.NI
Ruta: Dis-aggregated routing system over multi-cloud
多年来，SDN的发展创造了多种覆盖技术，这些技术效率低下，难以部署端到端流量工程服务，Ruta被设计为一个统一的封装，具有UDP上的分段路由，加密和NAT传输功能。Ruta可以作为云原生SDN平台在多云上全球部署，并与传输层上的每个应用程序集成，通过互联网在世界任何地方访问时提供几乎为零的损失和几乎小于200毫秒的延迟。
2022-01-09 cs.NI
Distributed SDN-based Load-balanced Routing for Low Earth Orbit Satellite Constellation Networks
由于目前的趋势是建立具有卫星间联系的低地球轨道巨型星座，在这种高度动态的空间网络中进行有效的路由选择变得越来越重要。由于不同的网络拓扑结构，需要专门定制的解决方案。首先，星座的相对运动导致卫星和地面终端之间频繁的切换事件。此外，不均匀分布的交通需求导致地理热点。网络的物理尺寸也意味着显著的传播延迟。因此，为了路由目的而在网络范围的基础上监视动态拓扑变化和链路负载对于大量信令开销通常是不切实际的。为了解决这些问题，我们提出了一种基于软件定义网络的分布式负载均衡路由方案。该方法将大规模网络划分为子部分，称为集群。为了最小化信令开销，分组根据地理位置在这些集群之间转发。在每个集群内，应用主动服务质量感知负载平衡。负责的机载网络控制器基于其集群中的网络状态信息转发路由指令。我们还分析了集群和它们之间的接口的具体设计选择。该协议已在系统级仿真器中实现，并与源路由基准解决方案进行了比较。
2022-09-13 cs.NI
NeuRoute: Predictive Dynamic Routing for Software-Defined Networks
介绍了一种完全基于机器学习，特别是神经网络的软件定义网络（SDN）动态路由框架NeuRoute。目前的SDN/OpenFlow控制器使用基于Dijkstra算法的默认路由来实现最短路径，并提供API来开发自定义路由应用。NeuRoute是一个与网络无关的动态路由框架，它（i）实时的预测流量矩阵，（ii）使用神经网络来学习流量特征，（iii）相应地生成转发规则以优化网络吞吐量。NeuRoute实现了与最有效的动态路由启发式算法相同的结果，但执行时间要少得多。
2017-09-18 cs.NI
SmartFLow: A Communication-Efficient SDN Framework for Cross-Silo Federated Learning
针对跨筒仓联邦学习中传统路由易拥塞、训练耗时长的问题，提出基于SDN的SmartFLow框架，通过动态调整路由减少拥塞，同步时间较两类传统路由最多降47%和41%，且开销低、可扩展。
2025-09-03 cs.NI
Intelligent Routing Algorithm over SDN: Reusable Reinforcement Learning Approach
Western University（西安大略大学）；University of Northern British Columbia（北英属哥伦比亚大学）；Juniper Networks（瞻博网络公司）
针对SDN路由问题，提出了一种可复用的强化学习路由算法RLSR-Routing，通过学习全局网络QoS状态加速多流量需求下的路径计算与收敛，结合Segment Routing降低通信开销，实现了优于传统方法的负载均衡性能。
2024-09-23 cs.LG cs.NI
MER-SDN: Machine Learning Framework for Traffic Aware Energy Efficient Routing in SDN
Koc University（科克大学）
软件定义网络（SDN）通过分离控制平面和数据平面来实现网络的可编程性。它实现了网络管理和控制的灵活性。能源效率是一个具有挑战性的全球性问题，具有经济和环境影响。在基于SDN的网络的控制器中生成大量信息。机器学习使计算机能够逐步从数据中学习，而无需编写特定的指令。在这项工作中，我们提出了MER-SDN：一个机器学习框架的流量感知能源效率的SDN路由。特征提取、训练和测试是学习机的三个主要阶段。实验在Mininet和POX控制器上进行，使用真实世界的网络拓扑结构和来自SNDlib的动态流量跟踪。实验结果表明，该方法能有效地减少特征尺寸约65%，提高能量有效的预测算法的参数预测精度70%以上，并且预测改进算法能以25倍的加速比将预测值收敛到最优参数值.
2021-08-05 cs.LG cs.NI stat.ML
Unveiling the potential of Graph Neural Networks for network modeling and optimization in SDN
网络建模是构建自动驾驶软件定义网络的关键组成部分，特别是为了找到满足管理员设定目标的最佳路由方案。然而，现有的建模技术不满足提供相关的性能指标，如延迟和抖动的准确估计的要求。在本文中，我们提出了一种新的图神经网络（GNN）模型，能够理解拓扑结构，路由和输入流量之间的复杂关系，产生精确的估计每个源/目的地对平均延迟和抖动。GNN被定制为学习和建模结构为图形的信息，因此，我们的模型能够在任意拓扑结构，路由方案和可变流量强度上进行推广。在本文中，我们表明，我们的模型提供了准确的估计延迟和抖动（最坏情况下$R^2=0.86$）时，测试对拓扑结构，路由和交通没有看到在训练。此外，我们提出了几个用例，显示其有效地使用在每个源/目的地对延迟/抖动路由优化和泛化能力的推理在训练过程中没有看到的拓扑结构和路由方案的网络操作模型的潜力。
2019-10-28 cs.NI
DRL-M4MR: An Intelligent Multicast Routing Approach Based on DQN Deep Reinforcement Learning in SDN
Guilin University of Electronic Technology（桂林电子科技大学）；Fujian University of Technology（福建工程学院）；Peng Cheng Lab.（鹏城实验室）
传统的组播路由方法在构建组播树时存在对网络状态信息获取受限、对网络动态复杂变化的适应性差、数据转发不灵活等问题。针对这些缺陷，将软件定义网络（SDN）中的最优组播路由问题裁剪为多目标优化问题，设计了一种基于深度Q网络（DQN）深度强化学习（DRL）方法的智能组播路由算法DRL-M4 MR，用于构建SDN中的组播树。首先，结合SDN的全局视图和全局控制，设计了DRL代理的状态空间：组播树状态矩阵、链路带宽矩阵、链路时延矩阵和链路丢包率矩阵。第二，代理的动作空间是网络中的所有链路，并在四种情况下设计了将链路添加到当前组播树的动作选择策略。第三，设计了单步和最终的奖励函数形式来指导智能决策以构造最优的组播树。实验结果表明，与现有算法相比，DRL-M4 MR构造的组播树在训练后能获得更好的带宽、时延和丢包率性能，并能在动态网络环境下做出更智能的组播路由决策。
2022-07-31 cs.AI cs.NI
Technique Report: Near-Optimal Routing Protection for SDN Networks Using Distributed Markov Approximation
软件定义网络（SDN）带来了许多优势，同时也带来了许多挑战。一个特别关注的问题是控制平面弹性，而现有的SDN网络保护方法主要集中在数据平面。为了实现从链路故障中的电信级恢复，我们采用专用的保护方案来为控制平面流量找到最佳的保护路由。为此，我们研究了一个加权成本最小化问题，其中的流量负载均衡和流表规则的位置时，选择保护路径的交换机交换会话共同考虑。由于这个问题被称为NP-难，我们提出了一个基于马尔可夫近似的组合优化方法在SDN控制平面的路由保护，它产生了分布式的方式接近最优的解决方案。然后，我们将我们的解决方案扩展到一个在线的情况下，可以处理单链路故障一次。通过理论推导，分析了系统性能波动的原因。大量的实验结果表明，我们提出的算法具有快速收敛和高效率的资源利用率。
2016-03-18 cs.DC cs.NI
Real-time QoS Routing Scheme in SDN-based Robotic Cyber-Physical Systems
Delta-NTU Corporate Lab for CPS（Delta-NTU企业合作CPS实验室）
近年来，工业网络物理系统（CPS）因其在第四次工业革命（工业4.0）中的自动化和成本降低能力而受到制造商的极大关注。这种连接的网络和物理组件的工业网络可能包括非常昂贵的组件，例如机器人。为了在这样的网络中提供有效的通信，必须提高服务质量（QoS）。软件定义网络（SDN）通过允许集中式控制器利用统一接口对每个流进行编程，已经成为以动态方式实现QoS概念的关键技术。然而，最先进的解决方案不能有效地使用SDN的集中可见性来满足这种工业网络的QoS要求。在本文中，我们提出了一个基于SDN的路由机制，试图提高机器人的网络物理系统，具有硬实时的【形】要求的QoS。我们利用SDN的能力，动态选择路径的基础上，当前的链路参数，以提高在这种延迟约束的网络的QoS。我们验证了一个现实的工业OpenFlow拓扑所提出的方法的效率。我们的实验表明，所提出的方法显着优于现有的基于延迟的路由机制的平均吞吐量，端到端的延迟和抖动。所提出的解决方案将被证明对机器人网络物理系统的工业应用具有重要意义。
2020-04-09 cs.NI cs.RO
Suporte à Mobilidade em Redes Mesh Sem Fio: estratégias comuns versus SDN
无线网状网络已经被提出作为一种鲁棒的、可扩展的和低成本的解决方案，以在长距离区域中提供连接。然而，鉴于其性质，路由策略必须支持节点的无缝移动性，同时使操作具有良好的性能和快速自恢复链路故障。满足这些要求的路由方法基于ad-hoc网络中通常使用的协议（例如OLSR和B.A.T.M.A.N.）。最近，在SDN范式（例如OpenWiMesh）中，每种方法都有其自身的优点和缺点。因此，评估每种方法的好处和影响非常重要，同时考虑到移动性固有的模型和指标。在本文中，我们提出了一个简化的实现OpenWiMesh的移动性支持，并评估其性能相比，其他协议，使用不同的移动性和数据流量模型。所选择的度量是基于分组丢失、具有控制流量的链路的占用和延迟。仿真结果表明，SDN的方法比经典的协议，超越了SDN本身的灵活性和可编程性。
2015-12-08 cs.NI
SDN-AAA: Towards the standard management of AAA infrastructures
软件定义网络（SDN）是一种广泛部署的技术，能够实现对网络和服务的敏捷和灵活的管理。此范例代表了解决大型复杂认证、授权和计费（AAA）基础设施的动态和安全管理的适当候选者。在这些基础设施中，有几个节点必须安全地交换信息，以互连不同的领域。本文描述了一种新的基于SDN的框架，采用遵循标准YANG的数据模型驱动方法，命名为SDN-AAA，可用于动态管理AAA场景中的路由和安全配置。
2023-02-14 cs.NI
A Simulation Study of Source Routing for Load Balancing in Software-Defined Satellite Networks
本文针对软件定义卫星网络的时变拓扑路由问题，提出一种基于图的源路由算法，利用SDN架构实现负载均衡与动态重路由。
2024-11-25 cs.NI
A Hybrid of Adaptation and Dynamic Routing based on SDN for Improving QoE in HTTP Adaptive VBR Video Streaming
最近，HTTP自适应流传输HAS基于其增强因特网上的媒体流传输服务的能力而受到工业界和学术界的极大关注。在不与上层中的路由决策交互的情况下，试图通过仅在客户端侧处的适配来改进HAS的最近研究解决方案可能不是完全有效的。在本文中，我们解决了上述问题，提出了一个动态的带宽分配和管理架构的流媒体视频流，以提高用户的满意度。我们还介绍了一种初始的跨层混合方法，该方法结合了客户端HTTP协议上的可变比特率视频流的质量自适应和基于SDN的动态路由。该方案由软件定义网络架构实现，该架构现在被认为是将转发过程与路由过程分离的新兴范例。SDN带来了灵活性和灵活改变路由解决方案的能力，从而动态地改善了应用层提供的服务。我们的实验结果表明，所提出的解决方案提供了显着更高的整体比特率以及更流畅的观看体验比现有的方法。
2019-08-26 cs.NI cs.SY eess.SY
Towards a Cognitive Routing Engine for Software Defined Networks
Imperial College（帝国理工学院）
大多数软件定义网络（SDN）流量工程应用使用过多且频繁的全局监控，以便为网络的当前状态找到最佳服务质量（QoS）路径。在这项工作中，我们提出了一个SDN应用程序的动机，架构和初始评估，称为认知路由引擎（CRE），它能够找到接近最优路径的用户指定的QoS，同时使用一个非常小的监测开销相比，全球监测，这是需要保证最优路径被发现。较小的监测开销带来的优势，较小的响应时间的SDN控制器和交换机。GEANT学术网络的SDN表示上的CRE的初始评估表明，可以找到接近最优的路径，最优性差距为1.65%，同时使用9.5倍的监控。
2016-02-01 cs.AI cs.NI
SDN Architecture and Southbound APIs for IPv6 Segment Routing Enabled Wide Area Networks
SRv6架构（Segment Routing based on IPv6 data plane，基于IPv6数据平面的分段路由）是一种很有前途的解决方案，可以在IPv6骨干网和网关中支持流量工程、业务功能链和虚拟专用网等业务。SRv6架构具有有趣的可伸缩性属性，因为它减少了需要在节点中配置以支持网络服务的状态信息量。在本文中，我们描述了在骨干网中使用基于SDN的方法补充SRv6技术的优势。我们讨论了基于Linux节点的SRv6使能网络的体系结构。此外，我们提出了SDN控制器和SRv6设备之间的南向API的设计和实现。我们已经定义了一个数据模型和四种不同的API实现，分别基于gRPC，REST，NETCONF和远程命令行接口（CLI）。由于支持开发和测试方面非常重要，我们实现了一个基于Intent的仿真系统，以构建逼真和可重复的实验。这些工具的集合自动化了大多数配置方面，减轻了实验者的大量工作。最后，我们已经实现了对我们的架构和南向API的不同变体的一些性能方面的评估，并且我们已经分析了启用SRv6的节点中的配置更新的影响。
2018-10-14 cs.NI cs.PF
A new control- and management architecture for SDN-enabled quantum key distribution networks
本文针对SDN使能的量子密钥分发网络，提出一种新型控制与管理架构，通过路由特性分析和离散事件仿真与现有架构对比，为不同场景下的架构选择提供建议。
2024-11-04 cs.NI
STDPG: A Spatio-Temporal Deterministic Policy Gradient Agent for Dynamic Routing in SDN
School of Information Science and Technology, Southwest Jiaotong University（西南交通大学信息科学与技术学院）；Chengdu University of Information Technology（成都信息工程大学）
软件定义网络（SDN）中的动态路由可以被视为集中式决策问题。大多数现有的深度强化学习（DRL）代理都可以解决这个问题，这要归功于深度神经网络（DNN）的引入。然而，通常采用全连接前馈神经网络（FFNN），其中忽略了交通流的空间相关性和时间变化。由于大量的训练参数，该缺点通常导致显著高的计算复杂性。为了克服这个问题，我们提出了一种新的无模型的框架，在SDN中的动态路由，这是被称为时空确定性策略梯度（STDPG）代理。演员和评论家网络都基于相同的DNN结构，其中设计了卷积神经网络（CNN）和具有时间注意力机制的长短期记忆网络（LSTM）的组合，CNN-LSTM-TAM。通过有效地利用空间和时间特征，CNNLSTM-TAM帮助STDPG代理更好地从经验转换中学习。此外，我们采用优先经验重放（PER）方法来加速模型训练的收敛。实验结果表明，STDPG能自动适应当前网络环境，实现鲁棒收敛。与现有的一些DRL代理相比，STDPG在平均端到端延迟方面实现了更好的路由解决方案。
2020-04-21 cs.LG cs.NI cs.SY
DHRL-FNMR: An Intelligent Multicast Routing Approach Based on Deep Hierarchical Reinforcement Learning in SDN
Guilin University of Electronic Technology（桂林电子科技大学）；Fujian University of Technology（福建工程学院）
本文提出DHRL-FNMR算法，将SDN组播树构建分解为分叉节点选择和最优路径构建两个子问题，通过深度分层强化学习缩小动作空间并设计替代奖励策略，以解决冗余分支和收敛缓慢问题。
2023-05-30 cs.AI cs.LG cs.NI
SDN-Driven Innovations in MANETs and IoT: A Path to Smarter Networks
Department of Engineering and Computer Science, Faculty of Engineering, University of Bologna（博洛尼亚大学工程学院工程与计算机科学系）
本文提出利用SDN提升MANETs和IoT网络的路由效率、资源管理和安全性，通过数学模型评估其对CAPEX、OPEX和性能指标的影响，展示SDN在动态大规模环境中的优势。
2026-01-15 cs.ET cs.NI
TARN: A SDN-based Traffic Analysis Resistant Network Architecture
基于目的IP前缀的路由协议是当今Internet路由的核心。互联网自治系统（AS）拥有固定的IP前缀，而数据包在其报头中以明文形式携带预期的目的地AS的前缀。因此，网络通信可以很容易地使用IP地址识别，并成为各种攻击的目标，如DNS/IP过滤，分布式拒绝服务（DDoS）攻击，中间人（MITM）攻击等。在这项工作中，我们探索了一种替代的网络架构，从根本上消除这种漏洞，通过分离IP前缀和目的地网络之间的关系，以及通过允许任何端到端通信会话具有从一系列IP前缀而不是一个IP前缀中提取的动态、短期和伪随机IP地址。这个概念在今天的互联网上似乎是不可能实现的。我们展示了这是如何做到的，今天有三种不同的策略，使用软件定义网络（SDN），以及如何做到这一点，在规模上改变互联网寻址和路由模式的新概念的分布式软件定义互联网交换（SDX）。该解决方案适用于IPv4和IPv6，而后者提供了更高程度的IP寻址自由度。基于OpenvSwitches（OVS）的原型已经在PETRONIC BGP测试平台上实现。SDX解决方案不仅为大规模抗流量分析网络（TARN）支持提供了技术上可持续的途径，还为客户驱动、可定制和可信赖的端到端网络服务提供了一种新的商业模式。
2017-09-04 cs.NI
OpenSIP: Toward Software-Defined SIP Networking
VoIP正在成为通信行业中PSTN的廉价、高效的替代品。随着广泛增长的采用率，SIP是由IETF标准化的应用层信令协议，用于创建，修改和终止VoIP会话。一般来说，SIP通过使用SIP代理将呼叫请求路由到其目的地。随着SIP使用的增加，传统配置带来了某些缺点，例如无效的路由、代理资源（包括CPU和内存）的未优化管理以及过载情况。本文提出OpenSIP，以升级SIP网络框架与新兴技术，如SDN和NFV。SDN提供了将数据和控制平面与基于软件的集中式控制相结合的管理，从而实现有效的路由和资源管理。此外，NFV通过虚拟化各种网络设备和功能来辅助SDN。然而，当前的SDN元件将检查的字段限制到层2-4报头，而SIP路由信息驻留在层7报头中。OpenSIP的一个好处是，它在深度数据包检测（DPI）引擎的帮助下，对SIP网络实施与高层无关的策略。OpenSIP的优点包括可编程性、降低成本、统一管理、路由以及高效的负载均衡。本研究在一个真实的测试平台上实现了OpenSIP，该平台包括Open vSwitch和Floodlight控制器。实验结果表明，该架构具有较低的开销和令人满意的性能，并且在应用部署过程中可以利用灵活的横向扩展设计。
2017-09-05 cs.NI
RESDN: A Novel Metric and Method for Energy Efficient Routing in Software Defined Networks
软件定义网络（SDN）范例具有灵活的和逻辑上集中的控制，使得能够通过重定向分组的路径来动态地最小化网络能量消耗。然而，链路和交换机被设计为适应最大业务量，并且它们的功耗与业务量不成比例。此外，存在需要一起考虑的能量效率和网络性能之间的权衡。为了解决这些问题，我们提出了一个能源效率指标命名为SDN（RESDN），量化的能源效率的基础上，链路效用间隔节能比。我们提供了整数规划公式和方法，最大限度地提高RESDN的网络。据我们所知，RESDN方法是新颖的，因为它衡量了链接如何在它们消耗的能量与它们的效用方面被有利地利用。我们分析我们的方法，考虑各种指标的兴趣，和不同类型的SDN启用交换机。实验表明，最大化RESDN值提高了能源效率，同时保持可接受的网络性能。与最先进的基于实用程序的方法相比，RESDN方法实现了高达30%的节能率，每台交换机节省14.7瓦的功率，节省38%的链路，平均路径长度减少2跳，流量比例提高5%。
2019-08-06 cs.NI
Designing Core Layer in Campus Network Using Software-Defined Networking
Universitas Jenderal Soedirman（松迪曼将军大学）
本研究以大学校园网核心层为案例，采用SDN范式，基于RouteFlow平台结合OSPF协议设计核心层，通过两台VM组成的测试环境验证其连通性与最短路径路由功能。
2026-08-27 cs.NI
DQ Scheduler: Deep Reinforcement Learning Based Controller Synchronization in Distributed SDN
在分布式软件定义网络（SDN）中，实现多个物理SDN控制器，每个物理SDN控制器管理网络域，以平衡集中式控制、可扩展性和可靠性要求。在这样的联网范例中，控制器彼此同步以维持逻辑上集中的网络视图。尽管有各种分布式SDN控制器架构的建议，大多数现有的作品只假设这种逻辑上集中的网络视图可以实现一些同步设计，但控制器应该如何精确地彼此同步，以最大限度地提高同步的好处在最终的一致性假设下的问题在很大程度上被忽视。为此，我们将控制器同步问题表示为马尔可夫决策过程（MDP），并将强化学习技术与深度神经网络相结合，以训练智能控制器同步策略，我们称之为Deep-Q（DQ）策略。评估结果表明，DQ的反熵算法优于ONOS控制器中实现的域间路由任务高达95.2%。
2018-12-03 cs.NI
Implementing Software Defined Load Balancer and Firewall
软件定义网络（SDN）是一种旨在使网络快速灵活的架构。SDN的目标是通过使服务提供商和企业能够快速响应不断变化的业务需求来改善网络控制。在SDN中，管理员可以从集中式控制台对流量进行整形，而不必修改属于网络的任何单个交换机。集中式SDN控制器指导交换机在任何需要的地方提供网络服务，而不管服务器和设备之间的特定连接。这种方法是对传统网络架构的转变，在传统网络架构中，各个网络设备根据其配置的路由表做出流量决策。在本文中，我使用Floodlight控制器构建并测试了SDN负载平衡器和防火墙模块。
2022-11-28 cs.NI
Evolving SDN for Low-Power IoT Networks
软件定义网络（SDN）提供了一种灵活且可扩展的架构，可将决策从单个设备中抽象出来，并提供可编程的网络平台。然而，在低功率无线网络的约束下实现集中式SDN架构面临着相当大的挑战。由于不可靠的链路和网络争用，控制器流量不仅会受到抖动的影响，而且SDN产生的开销会严重影响其他流量的性能。本文讨论了将高开销SDN架构引入IEEE 802.15.4网络的挑战。我们探讨了传统SDN需要如何发展，以克服低功耗无线网络的限制，并讨论了必要的协议和架构优化，以减少SDN控制开销-成功实施的主要障碍。我们认为，与现有的协议栈的互操作性是必要的，提供一个平台，控制器发现和共存与传统网络。因此，我们引入了μSDN，一个轻量级的SDN框架Contiki，与IPv6和底层路由协议的互操作性，以及优化的SDN架构内的一些元素，以减少控制开销到实用的水平。我们从延迟、能量和数据包传输方面对μSDN进行了评估。通过此评估，我们展示了SDN控制开销（引导和管理）的成本如何降低到与基于IEEE 802.15.4-2012 RPL的网络实现相当的性能和可扩展性的程度。此外，我们还通过仿真演示了μSDN：提供了一个用例，其中SDN可配置性可用于为受到干扰的关键网络流提供服务质量（QoS），与没有SDN的场景相比，我们实现了延迟和抖动的大幅降低。
2019-05-29 cs.NI
A Survey of Energy Efficiency in SDN Software Based Methods and Optimization Models
软件定义网络（SDN）范例具有通过分离控制平面和转发平面的可编程网络元件、通过优化路由的效率以及网络管理的灵活性的优点。由于能量成本在网络的总成本中占很大比例，因此能量效率已经成为现代网络机制的重要设计要求。然而，设计节能解决方案并非易事，因为它们需要解决能源效率和网络性能之间的权衡。在本文中，我们将讨论可用于新兴SDN的能效功能。我们提供了一个全面的和新颖的基于软件的节能解决方案的分类，分为流量感知，终端系统感知和规则放置的子类别。我们提出了一般的优化模型为每个子类别，并提出了目标函数，参数和约束条件，以考虑在每个模型。提供了关于最先进方法的特征、其优点和缺点的详细信息。还描述了用于提高交换机效率的基于硬件的解决方案。此外，我们讨论了SDN的能源效率领域的开放问题和未来的研究方向。
2019-07-30 cs.NI
Online and Global Network Optimization: Towards the Next-Generation of Routing Platforms
SDN控制器的计算能力促进了新一代控制平面的开发，该控制平面使用计算密集型操作来自动化和优化跨层网络配置。从现在开始，尖端的优化和机器学习算法可以用于实时控制网络。这个巨大的机会改变了路由系统的构思和设计方式。本文提出了一个候选架构的下一代路由平台上建立三个主要支柱准入控制，重新路由和监控，这将是不可能在传统的控制平面。
2016-02-04 cs.NI
DENIS-SDN: Software-Defined Network Slicing Solution for Dense and Ultra-Dense IoT Networks
针对超密集物联网网络，提出基于网络切片的DENIS-SDN开源方案，通过逻辑或物理切片提升分组投递率，实验显示PDR分别提升4.8%和11.6%。
2023-12-21 cs.NI
SDN enabled Information Centric Networking (ICN) as a Service prefetching mechanism for HyperText Transfer Protocol (HTTP) based services. The scalable video streaming case
HTTP在当今网络中的重要性是毋庸置疑的。作为一种增强QoS和增强可扩展性的解决方案，CDN网络已经被设计和部署。最近，已经设想了称为ICN的新范例，其将网络路由集中在内容本身而不是地址的地理附件上。软件定义网络（SDN）作为未来互联网（FI）架构的推动者，特别是ICN的推动者，已经研究了10年。我们已经提出了以信息为中心的网络即服务（ICNaaS）体系结构，以提供端到端的HTTP ICN类似的传输与HTTP网络内缓存已在本文中进行了彻底的评估。本文还提出了一种新的机制，我们命名为预取机制，以提高数据传输速率的第一个请求者，通常不能受益于以前访问相同的内容。为了评估和展示提议H.264/SVC视频流与DASH提供的可能性已经采用。
2020-05-15 cs.NI
LB-OPAR: Load Balanced Optimized Predictive and Adaptive Routing for Cooperative UAV Networks
协作式自组织无人机网络已成为建立通信基础设施不可行的情况下的主要解决方案集。灾难后的搜索和救援以及情报、监视和侦察（ISR）是UAV节点需要将其收集的数据协作发送到中央决策器单元的两个示例。最近提出的基于SDN的解决方案在管理此类网络的不同方面表现出令人难以置信的性能。唉，高度动态的无人机网络的路由问题还没有得到充分解决。需要与SDN设计和这种网络的高度动态性质兼容的最佳、可靠和自适应路由算法来提高网络性能。提出了一种基于SDN的负载均衡优化预测自适应路由（LB-OPAR）的无人机协同网络路由解决方案。LB-OPAR是我们最近发布的路由算法（OPAR）的扩展，平衡网络负载，优化网络性能的吞吐量，成功率和流完成时间（FCT）。我们分析建模的路由问题在高度动态的无人机网络，并提出了一个轻量级的算法解决方案，以找到最佳的解决方案与$O(|E|^2)$的时间复杂度，其中$|E|$是网络的链接总数。我们详尽地评估所提出的算法的性能，使用ns-3网络模拟器。实验结果表明，LB-OPAR在FCT上优于$20\%$，在平均流成功率上优于$30\%$，在吞吐量上优于$400\%$。
2022-05-14 cs.MA cs.NI cs.PF
Software Defined Networks based Smart Grid Communication: A Comprehensive Survey
由于用户对电力的需求不断增加、基础设施陈旧和可靠性问题，当前的电网不再是可行的解决方案，因此需要改造为更好的电网，智能电网（SG）。SG区别于传统电网的关键特征是其执行双向通信、需求侧管理和实时的定价的能力。尽管SG将带来所有这些优点，但存在特定于SG通信系统的某些问题。例如，当前SG系统的网络管理是复杂的、耗时的并且是手动完成的。此外，SG通信（SGC）系统建立在不同供应商特定的设备和协议上。因此，当前的SG系统不是协议独立的，从而导致互操作性问题。软件定义网络（SDN）已经被提出来监控和管理全球的通信网络。本文是对基于SDN的SGC的全面调查。在本文中，我们首先讨论了基于SDN的SGC的优点分类，然后讨论了基于SDN的SGC体系结构以及案例研究。我们的文章深入讨论了基于SDN的SGC的路由方案。我们还提供了应用于基于SDN的SGC的安全和隐私方案的详细调查。我们还提出了挑战，开放的问题，以及未来的研究方向，基于SDN的SGC。
2019-03-27 cs.NI
RouteNet: Leveraging Graph Neural Networks for network modeling and optimization in SDN
AGH University of Science and Technology（AGH科技大学）；Barcelona Neural Networking Center（巴塞罗那神经网络中心）；Universitat Politècnica de Catalunya（加泰罗尼亚理工大学）
网络建模是在未来自动驾驶软件定义网络中实现高效网络运营的关键因素。然而，我们仍然缺乏能够以有限的成本准确预测关键性能指标（KPI）（如延迟，抖动或丢失）的功能网络模型。在本文中，我们提出了RouteNet，一种新的网络模型的基础上图神经网络（GNN），能够理解拓扑结构，路由和输入流量之间的复杂关系，以产生准确的估计每个源/目的地每个包的延迟分布和损失。RouteNet利用GNN学习和建模图结构信息的能力，因此，我们的模型能够在任意拓扑结构、路由方案和流量强度上进行推广。在我们的评估中，我们表明，RouteNet能够准确地预测延迟分布（平均延迟和抖动）和损失，即使在训练中看不到的拓扑，路由和流量（最坏情况下MRE=15.4%）。此外，我们提出了几个用例，其中我们利用我们的GNN模型的KPI预测来实现高效的路由优化和网络规划。
2020-07-09 cs.AI cs.LG cs.NI
Enhancing Video Transmission with Machine Learning based Routing in Software-Defined Networks
本研究利用SDN的集中式结构，提出基于AI的路由算法，在NSFNET拓扑中通过机器学习技术优化视频传输，并创建新数据集以评估性能。
2024-09-16 cs.NI
RetroFlow: Maintaining Control Resiliency and Flow Programmability for Software-Defined WANs
提供弹性网络控制是将软件定义网络（SDN）部署到广域网（WAN）中的关键问题。出于性能原因，软件定义的WAN分为多个域，由多个控制器控制，具有逻辑集中视图。在控制器故障的情况下，我们需要将离线交换机的控制从故障控制器重新映射到其他活动控制器。现有的解决方案可能会使活动控制器过载以中断其正常操作，或者由于增加控制器与交换机的通信开销而降低网络性能。在本文中，我们提出了RetroFlow，以实现低通信开销，而不会中断正常处理的活动控制器在控制器故障。通过智能地配置在传统路由模式下工作的一组选定的离线交换机，RetroFlow使活动控制器免于控制选定的离线交换机，同时保持流可编程性（例如，改变流的路径的能力）。RetroFlow还智能地将具有SDN路由模式的离线交换机的控制转移到活动控制器，以最大限度地减少从这些离线交换机到活动控制器的通信开销。仿真结果表明，与基线算法相比，RetroFlow算法在控制器中度故障时，可以从离线交换机恢复100%的流量，从而降低通信开销达52.6%;在控制器严重故障时，可以从离线交换机恢复90%的流量，从而降低通信开销达61.2%。
2019-05-10 cs.NI
Online Multicast Traffic Engineering for Software-Defined Networks
针对SDN动态组播流量工程的挑战，本文提出OBST优化问题，证明其NP难性并设计紧竞争比算法，实验验证其相较传统方法成本至少降25%且计算高效。
2017-12-30 cs.NI
An SDN hybrid architecture for vehicular networks: Application to Intelligent Transport System
车载网络是智能交通系统（ITS）的基石之一。它们有望为移动车辆提供无处不在的网络连接，同时支持各种ITS服务，其中一些服务在延迟和可靠性方面具有非常严格的要求。两种车辆联网技术被设想为共同支持ITS服务的全部范围：用于直接车对车/路侧单元（RSU）通信的DSRC（专用短程通信）和蜂窝技术。据我们所知，文献中的方法通常根据其要求在每个网络上划分ITS服务，并且一个单一的网络负责支持每个服务。那些考虑两种网络技术以提供多路径路由、负载均衡或路径分裂以获得更好质量的ITS服务体验的技术显然假定单独控制的网络。在SDN（软件定义网络）的保护伞下，我们在本文中提出了一种混合网络架构，使网络的联合控制提供连接到多个家庭的车辆，也探索这样的架构带来的机会。我们通过一些用例表明，除了SDN带来的灵活性和细粒度可编程性之外，它还为开发有效的网络控制算法开辟了道路，这些算法是成功支持ITS服务的关键，特别是那些具有严格QoS的服务。我们还展示了这些算法如何也可以受益于与车辆发展的环境或背景相关的信息（交通密度，计划轨迹等），这些数据可以很容易地被数据提供商收集，并通过云提供。
2018-01-08 cs.NI
Service Overlay Forest Embedding for Software-Defined Cloud Networks
针对现有NFV研究不支持大规模多播、SDN多播路由未结合VNF分配的问题，本文提出服务覆盖森林（SOF）优化模型与3ρ_ST近似算法，可降低成本超25%并提升Youtube服务QoE。
2017-03-27 cs.NI
Scalable Fine-grained Path Control in Software Defined Networks
基于OpenFlow的SDN通过规划细粒度的路径来提高网络性能。然而，被设计为配置路径逐跳，它面临的可扩展性问题，流表开销和路径建立延迟是不可接受的大规模网络。在本文中，我们提出了PACO，一个框架的基础上源路由来解决这个问题，通过快速推路径到数据包报头在网络边缘和预安装一些规则在网络核心。SR的直接实现是低效的，因为它会导致太多的路径标签;其他有效的方法会牺牲路径灵活性（例如，DEFO）。为了高效灵活地实现SR，PACO将每条路径表示为路径子的级联，并引入了计算路径子和级联具有最小路径标签的路径的算法。我们广泛的模拟证实了PACO的可扩展性，因为与OpenFlow-SDN解决方案相比，它节省了高达94%的流表开销，并表明PACO通过支持40%以上的路径而具有很少的标签开销，从而优于SR-SDN解决方案。
2017-04-27 cs.NI
Smart Interrupted Routing Based on Multi-head Attention Mask Mechanism-Driven MARL in Software-defined UASNs
本文针对水声传感器网络动态环境下的路由难题，提出基于SDN的ISURL框架及融合多头注意力掩码机制的MA-MAPPO算法，通过中断策略实现智能路由决策，显著提升收敛速度并降低路由延迟。
2026-11-02 cs.NI
Software defined networking flow admission and routing under minimal security constraints
本研究针对SDN场景提出最小安全约束下的流准入与路由方法FARSec，证明其可多项式复杂度求解满足流安全等级要求的路径，通过实验和OpenFlow/ONOS实现验证了有效性与正确性。
2023-07-21 cs.CR cs.NI
